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Flügelradverdichter
Den Gegenstand der Erfindung bildet einFlügelradverdichter mit einem in dem mit Eintritt- und Austrittstutzen versehenen Verdichtergehäuse exzentrisch gelagerten Rotor und in diesem Gehäuse praktisch ohne Spiel umlaufenden Verdrängerflügeln, die den als Hohlzylinder ausgebildeten, mit entsprechenden Schlitzen versehenen und an den Längskanten dieser Schlitze mit Dichtungsrollen ausgestatteten Rotor durchsetzen und auf einer zentrisch im Gehäuse liegenden Welle gelagert sind, wobei ein Flügel mit dieser den Antrieb des Verdichters bildenden Welle fest verbunden ist und den Rotor mitdreht, während wenigstens ein lose auf dieser Welle sitzender Flügel vom Rotor mitgenommen wird.
Die an einem solchen Flügelradverdichter erfindungsgemäss vorgesehenen Verbesserungen verfolgen hauptsächlich den Zweck, die in diesen Maschinen zwischen ihren beweglich zusammenarbeitenden Teilen erforderlichen Dichtungen wirksamer zu gestalten und deren Verschleiss zu verringern.
Bekannte Flügelradverdichter bestehen aus einem mit einem Saugstutzen und einem Druckstutzen versehenen zylindrischen Gehäuse, einem darin exzentrisch angeordneten hohlen zylindrischen Rotor und aus auf einer zentrisch im Gehäuse gelagerten Welle angebrachten, den Rotorkörper durchsetzenden, zwischen Gleit-oder Wälzlagern geführten Flügeln.
Diese bekannten Flügelradverdichter, die auch als Flüssigkeitspumpe ausgebildet sein können, sind insoferne nachteilig, als eine gute Dichtung nicht erreicht wird, ferner ihre Herstellung durch einfache Bearbeitung ihrer Teile auf Werkzeugmaschinen unmöglich und deshalb kostspielig ist, und schliesslich auch insofern, als die Abnutzung ihrer beweglichen Teile beträchtlich ist, wenn die Maschine unter un- günstigenBedingungen arbeiten muss, z. B. wenn das zu fördernde Medium, z. B. Reinwasser, nicht durch Schmieröl verunreinigt werden soll.
Demgemäss setzt sich die Erfindung das Ziel, einen verbesserten Flügelradverdichter der eingangs genannten Art zu schaffen, der leicht zu bearbeitende Bestandteile aufweist, wobei mit verhältnismässig einfachen Konstruktionselementen ein solcher Dichtungsgrad erreicht wird, dass der Verdichter auch unter ungünstigen Bedingungen und im Dauerbetrieb zuverlässig arbeitet.
Die Abdichtung der Kammern des Flügelradverdichters ist abhängig von dem Dichtungseffekt
1. zwischen den Flügeln und dem Rotor an den Stellen, wo die Flügel die zylindrische Wand des. Rotorkörpers durchsetzen,
2. zwischen den äusseren Flügelkanten und der Innenwand des Verdichtergehäuses,
3. zwischen dem Rotor und dem Verdichtergehäuse, u. zw. nicht nur an der Stelle, wo der Rotorkörper die Innenwand des Gehäuses berührt, sondern auch insbesondere zwischen den Enden des Rotors und den Stirnwänden des Gehäuses.
In der deutschen Patentschrift Nr. 1029522 ist eine Abdichtung für Flügelradverdichter beschrieben, gemäss der als Gleit- und Dichtmittel zwischen den sich berührenden Teilen des Rotors und der Verdrängerflügel Rollen- bzw. Nadellager angeordnet sind und das Querschnittsprofil der Verdrängerflügel entsprechend der Abwälzkurve ausgebildet ist.
Eine solche Ausführung hat sich jedoch als ungenügend erwiesen, um die erwünschte praktisch hermetische Abdichtung der Kompressionskammern zu gewährleisten, weil die Zahl der zu dichtenden Stellen zu gross ist. Die Erfindung verfolgt den Zweck, eine vollständige Abdichtung des Kompressors zu erreichen, ohne die Konstruktion zu komplizieren und zu verteuern und trotzdem eine auch im Dauerbetrieb zuverlässig arbeitende Maschine zu schaffen.
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Bei einem Flügelradverdichter der eingangs genannten Art kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, dass ausser den an sich bekannten praktisch hermetischen Dichtungen zwischen den äusseren abgerundeten Flügelkanten und der Innenwand des Verdichtergehäuses sowie zwischen den Flügeloberflächen und besagten Dichtungsrollen auch der Rotor mit dem Verdichtergehäuse hermetische Flächendichtungenbildet, derart, dass die axialen Gehäusedeckel mit je einer hohlzylindrischen Aussparung versehen sind, deren Innendurchmesser dem Aussendurchmesser des Rotors entspricht und in die der Rotor mit Umfangsdichtung hineinragt, u. zw.
an beiden Enden mit je einem Teil, der die Durchsatzschlitze für die Flügel begrenzt, welcher Teil mit in der Längsrichtung des Rotors verlaufenden Bohrungen zur Aufnahme der Lager für die Achsen der Dichtungsrollen sowie mit je einem anschliessenden, der Lagerung des Rotors dienenden und auf einen verminderten Durchmesser abgesetzten, durch ein Kugellager abgestützten Lagerzapfen versehen ist, wobei der äussere Durchmesser des Kugellagers ebenfalls dem äusseren Durchmesser des Rotors und dem Durchmesser der Aussparung des Gehäusedeckels entspricht, und dass jede dieser Aussparungen eine weitere kreiszylinderförmige Aussparung zur Aufnahme der Kugellager der Antriebswelle aufweist und eine dieser Aussparungen eine mit einer Dichtung versehene zentrale Durchbohrung nach aussen für die Antriebswelle aufweist.
Zweckmässig wird dabei eine Bauweise ausgeführt, gemäss welcher die Aussparungen der Gehäusedeckel so angeordnet sind und auf der Innenwand des Gehsusemantels zwischenden Eintritt- und Austrittstutzen eine die Form eines Kreisbogens aufweisende Auskehlung so vorgesehen ist, dass sich zwischen Rotor und Gehäusemantel eine Flächendichtung ergibt.
Erfindungsgemäss sind alle Teile des Kompressors, welche die erforderliche hermetische Abdichtung der Kompressionskammern bewerkstelligen, kreisförmig bzw. kreisbogenförmig ausgebildet, mit dem Ergebnis, dass sie in einfacher Weise mit grösster Präzision auf der Drehbank bearbeitet werden können und wirksame Flächendichtungen ergeben, und, bei entsprechender Wahl der aufeinander gleitenden Metalle, z. B. Gusseisen auf Stahl, für die erfindungsgemäss vorgesehenen Flächendichtungen somit in einfacher und fertigungstechnisch billiger Weise ein für höchste Verdichtungsstufen geeigneter Kompressor geschaffen wird, der eine auswechselbare Stoffdichtung nicht benötigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen : Fig. l einen Verdichter im Schnitt längs der Antriebswelle, Fig. 2 einen Querschnitt nach
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lenenden und Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Im Verdichtergehäuse 1 ist die von einem Elektromotor über eine Riemenscheibe 3 angetriebene Welle 2 zentrisch gelagert. Auf der Welle 2 sitzt ein Verdrängerflügel 4 fest, ein zweiter, 5. lose auf.
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zentrisch drehbar gelagerten Rotor 6 mit, der wiederum den ihn an der gegenüberliegenden Seite durchsetzendenFlügel 5 in Drehung versetzt. Dabei wird die Luft durch den Einlass 7 in der Gehäusewand 1 angesaugt und strömt nach ihrer Verdichtung durch den Auslass 8 aus. Der Rotor 6 ist in Lagern 9 in den seitlichen Gehäusedeckeln la, Ib gelagert. Für die Antriebswelle 2 sind die Lager 10 vorgesehen.
Um die erforderliche Abdichtung zwischen Saug- und Druckseite zu erhalten, ist erfindungsgemäss zwischen dem Saugstutzen 7 und dem Druckstutzen 8 eins flache Auskehlung 11 mit kreisbogenförmigem Querschnitt vom Aussendurchmesser des Rotors vorgesehen, so dass der sich um die Achse dieses Kreissegmentes drehende Rotor auf einem ausreichend breiten Stück seiner Mantelfläche die ursprüngliche Oberfläche der Gehäusewand durchdringt und unter Flächendichtung in der Auskehlung anliegt. Zur Verdeutlichung dieser erfindungsgemässen Ausbildung ist der Flügel 4 in der obersten Stellung (Figo2) gezeichnet,
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sich die zylindrische Mantelfläche des Rotors 6 dichtend in die Auskehlung 11 hinein, wodurch eine vollkommene Abdichtung zwischen Saug-und Druckseite erreicht wird.
Die äussere Kante eines jeden Verdr1ingerflügels ist in zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung verbreitert und-abgerundet ausgeführt. so dass sie sich, wie durch 12 angedeutet, dichtend gegen die Gehäusewand legt und tote Räume vermieden werden, wie es beim Flügel 4 (Fig. 2) gezeigt wird.
Ebenso ist eine hervorragende und fertigungstechnisch einfacheFlächendichtung zwischenRotor 6 und Verdrängerflügeln 4, 5 vorgesehen.
Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, sind zwischen dem Rotor 6 und beiden Seiten der Flügel 4, 5 rollende Organe, in diesem Fall Rollen 14, angeordnet, mittels welcher sich der Rotorkörper auf den Flügeln abwälzen kann, zu welchem Zweck in bekannter Weise die Flügelprofile zweckmässig entsprechend der Abwälzkurve ausgebildet sind.
Zum Zweck einer einwandfreienAbdichtung des zwischen dem Rotormantel und der Gehäusewandung gebildeten Luftraums von dem Innenraum des Rotors 6 ist auch zwischen den Rollen 14 und dem Rotor-
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körper eine metallische Flächendichtung vorgesehen, indem die Rollen 14 in jeweils der Grösse des Rollendurchmessers entsprechenden Bohrungen des Rotors 6 gelagert sind, wobei die Bohrungen so angeordnet sind, dass eine möglichst grosse Berührungsfläche zwischen Rollenmantel und Rotorbohrung vorhanden ist.
Aus den Fig. 3 und 4 ist die Ausbildung der Rollenenden und ihre Lagerung im Rotor ersichtlich. Jede Rolle 14 ist an denEnden abgesetzt und bildet einen Zapfen 15, auf dem die Nadeln 16 in der Nadellagerbüchse 17 liegen. Der Zapfen 15 ist geschliffen, wodurch ein einwandfreier Lauf der Nadeln auf dem Zapfen gewährleistet wird. Die Nadellagerbüchse 17 sitzt ihrerseits in einer entsprechenden Bohrung in dem Endteil 13 des Rotorkörpers.
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das Absetzen der Rollenenden vermieden werden kann.
Im Anschluss an ihre Endteile 13 bildet der Rotorkörper 6 zylindrische Lagerzapfen 18, die in den bereits erwähnten Kugellagern 9 gelagert sind, wobei die Zapfen 18 und Kugellager 9 so bemessen sind, dass letztere den gleichen Durchmesser aufweisen wie besagte Endteile 13 und wie der innere Durchmesser einer kreiszylinderförmigen Aussparung 19 der Gehäusedeckel la. lb und mit ihr wirksame Flächendich- tungen bilden.
Zur Lagerung der Antriebswelle 2 sind in den Aussparungen 19 weitere kreiszylinderförmige Ausspa- rungen20 zur Aufnahme der Kugellager 10 vorgesehen. Die Aussparung 20 im Gehäusedeckel lb ist durchbohrt und diese Bohrung ist konzentrisch erweitert für die Unterbringung eines Dichtungsringes 21.
Bei dem erfindungsgemäss ausgebildeten Verdichter ist somit eine hervorragende Abdichtung zwischen den einzelnen Elementen des Verdichters erzielt worden. Hiedurch und durch seine Bauweise ist ferner erreicht, dass dieser Verdichter in einfacher Weise, nämlich durch Hintereinanderschaltung, auch als Stufenkompressor verwendet werden kann, so dass für bestimmte Zwecke jeder beliebige Verdichtungsgrad erzielbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flügelradverdichter mit einem in dem mit Eintritt- und Austrittstutzen versehenen Verdichtergehäuse exzentrisch gelagerten Rotor und in diesem Gehäuse praktisch ohne Spiel umlaufenden Verdrängerflügeln, die den als Hohlzylinder ausgebildeten, mit entsprechenden Schlitzen versehenen und an den Längskanten dieser Schlitze mit Dichtungsrollen ausgestatteten Rotor durchsetzen und auf einer zentrisch im Gehäuse liegenden Welle gelagert sind, wobei ein Flügel mit dieser den Antrieb des Verdichters bildenden Welle fest verbunden ist und den Rotor mitdreht, während wenigstens ein lose auf dieser Welle sit-
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messer dem Aussendurchmesser des Rotors (6) entspricht und in die der Rotor mit Umfangsdichtung hineinragt, u.
zw. an beiden Enden mit je einem Teil, der die Durchsatzschlitze für die Flügel (4,5) begrenzt, welcher Teil mit in der Längsrichtung des Rotors verlaufenden Bohrungen zur Aufnahme der Lager (16, 17) für die Achsen (15) der Dichtungsrollen (14) sowie mit je. einem anschliessenden, der Lagerung des Rotors dienenden und auf einen verminderten Durchmesser abgesetzten, durch ein Kugellager (9) abgestützten Lagerzapfen (18) versehen ist.
wobei der äussere Durchmesser des Kugellagers ebenfalls dem äusserenDurch- messer des Rotors und dem Durchmesser der Aussparung (19) des Gehäusedeckels entspricht, und dass jede dieser Aussparungen eine weitere kreiszylinderförmige Aussparung (20) zur Aufnahme der Kugellager (10) der Antriebswelle (2) aufweist und eine dieser Aussparungen (20) eine mit einer Dichtung (21) versehene zentrale Durchbohrung nach aussen für die Antriebswelle (2) aufweist.